
- •Введение в естествознание
- •1. Понятие науки и культуры
- •2. Структура естественнонаучного познания
- •Периоды развития естествознания накопление рациональных знаний в системе первобытного сознания
- •Наука в цивилизациях древнего востока
- •2. Возникновение науки
- •3. Пифагорейский союз
- •4. Формирование первых естественнонаучных программ
- •5.Атомистическая программа
- •6. Математическая программа
- •7. Учение Аристотеля
- •8. Естествознание эллинистически-римского периода
- •9. Развитие астрономии
- •10.Геоцентрическая система Птолемея
- •11. Античные воззрения на органический мир
- •12. Упадок античной науки
- •Естествознание в эпоху средневековья
- •1. Особенности средневековой духовной культуры
- •2. Естественнонаучные достижения средневековой арабской культуры
- •3.Становление науки в средневековой Европе
- •4.Физические идеи Средневековья
- •5. Алхимия как феномен средневековой культуры
- •7.Религиозная трактовка происхождения человека
- •Познание природы в эпоху возрождения
- •1.Мировоззренческая революция Возрождения
- •2.Зарождение научной биологии
- •3.Коперниканская революция
- •Возникновение классической механики
- •1.Особенности познавательной деятельности в 17 веке
- •2.Три закона планетарных движений
- •3.Формирование предпосылок классической механики
- •4.Ньютонианская революция
- •5. Изучение магнитных и электрических явлений
- •Естествознание 18 - первой половины 19 века
- •1. Характеристика развития физики
- •2.Развитие астрономической картины мира
- •3.Возникновение и развитие научной химии
- •4.Развитие биологии
- •Естествознание ιι половины χιχ века: на пути к научной революции
- •1.Развитие физики
- •2. Астрономические знания
- •3. Биологические знания
- •Словарь
- •Тематический план
- •Поурочное планирование
- •Тема 1. Современная физическая картина мира
- •Тема 2. Современная астрономическая картина мира
- •Тема 3. Современная биологическая картина мира
- •Тема 4. Мир живого
- •Тема 5. Теория самоорганизации
- •Тема 6. Естествознание и будущее цивилизации
- •Тема 7. Наука и квазинаучные формы
- •Современная физическая картина мира
- •1.Создание специальной теории относительности
- •2. Возникновение и развитие квантовой физики
- •3. Квантовая механика — теоретическая основа современной химии
- •4. Методологические установки неклассической физики
- •5. Фундаментальные физические взаимодействия
- •6. Классификация элементарных частиц
- •7. Теории элементарных частиц
- •Современная астрономическая картина мира
- •1.Солнечная система
- •2.Общая характеристика звезд
- •3.Галактики
- •4.Вселенная в целом
- •5.Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций
- •Методологические установки «неклассической» астрономии XX в.
- •Биологическая картина мира
- •1. Рождение генетики как науки
- •2. Хромосомная теория наследственности.
- •3. Синтетическая теория эволюции
- •4.Микроэволюция и макроэволюция
- •5. Мир живого
- •Основные уровни организации живого
- •6. Возникновение жизни на Земле
- •7. Развитие органического мира
- •Возникновение человека и общества
- •1. Естествознание XVII о происхождении человека
- •2.Учение Дарвина как основа материалистической теории антропогенез.
- •Родословная человека Насекомоядные млекопитающие
- •Шимпанзе Горилла Австралопитеки Гиббон Орангутанг
- •3.Возникновение труда
- •4.Становление социальных отношений
- •5. Генезис сознания и языка
- •Особености постнекласической науки ххі в.
- •Теория самоорганизации (синергетика)
- •1.Понятие самоорганизующихся систем
- •2. Закономерности самоорганизации
- •3. Глобальный эволюционизм
- •Естествознание и будущее цивилизации
- •1. Экологический кризис и пути его разрешения
- •3. Основные черты современного экологического кризиса
- •4. Принципы и пути преодоления экологического кризиса
- •5. Биотехнологии и будущее человечества
3.Галактики
Галактики - это гигантские звездные системы (примерно до 1013звезд). Такого же порядка и массы галактик по отношению к массе Солнца.
Некоторые галактики можно разглядеть в хороший бинокль.
Строение их различно. Но наиболее характерна одна форма — уплощенный диск с выпуклостью в центре, откуда исходят спиральные рукава. (Галактика Андромеды, как и наша собственная, принадлежит к спиральному типу галактик)
Солнечная система расположена в одном из спиральных рукавов Галактики на расстоянии двух третей ее радиуса от центра.
Свет от галактик приходит к нам через пространство в миллиарды и миллиарды километров, на преодоление которого он затрачивает миллионы лет. Свет от ближайшей к нам галактики Андромеды достигает Земли через 1,5 млн. лет. Расстояние до самых дальних, из наблюдаемых в настоящее время галактик — свыше 10 млрд. световых лет.
Одна из центральных проблем внегалактической астрономии связана с определением расстояний до галактик и размеров самих галактик. Расстояния до ближайших галактик, которые можно разложить на звезды, определяются по их светимости. Сложнее оценить расстояние до далеких галактик.
В 1912 г. американский астроном В. Слайфер обнаружил эффект красного смещения в спектрах далеких галактик: их спектральные линии оказались смещенными к длинноволновому (красному) краю по сравнению с такими же линиями в спектрах источников, неподвижных относительно наблюдателя.
А в 1929 г. американский астроном Э. X а б б л, сравнивая расстояния до галактик и их красные смещения, обнаружил, что последние растут в среднем пропорционально расстояниям (закон Хаббла).
В настоящее время измерены красные смещения тысяч галактик и квазаров.
Чрезвычайно многообразны формы галактик. Типология форм галактик, разработанная еще Э. Хабблом, в основном сохранилась до настоящего времени. Хаббл выделял три основных типа галактик:
эллиптические, имеющие круглую или эллиптическую форму (это наиболее простые галактики, не содержащие горячих звезд, сверхгигантов, пыли и газовых туманностей; в центре их нет ядра;
спиральные, которые Хаббл разбил на два семейства — обычные и пересеченные. У первых ветви выходят непосредственно из ядра; у вторых ядро пересечено широкой, яркой полосой, называемой перемычкой или баром; спиральные ветви отходят от концов бара;
неправильные галактики имеют клочковатое строение и неправильную форму; яркость и светимость их невелики; они изобилуют горячими сверхгигантами, газовыми туманностями и пылью (например, Большое и Малое Магеллановы Облака); к неправильным галактикам относятся также взаимодействующие галактики; большинство неправильных галактик - карлики.
Форма и структура галактик связаны с их основными физическими характеристиками: размером, массой, светимостью.
В центрах галактик сосредоточено огромное количество вещества (до 10% всей ее массы). Здесь происходят выбросы большого количества вещества, что приводит к интенсивному движению от центра туч водорода. В отдельных галактиках ядро может представлять собой черную дыру.
Большая же часть нашей Галактики видна лишь как размытая световая полоса, пересекающая небо. Это так называемый Млечный Путь. Благодаря этому (в отличие от других галактик) нашу Галактику может легко наблюдать на небе каждый (на ночном небе светящаяся полоса Млечного Пути представляет собой огромное количество удаленных звезд нашей Галактики, диск которой мы видим как бы «с ребра»).
Наша Галактика — гигантская звездная система, состоящая приблизительно из 200 млрд. звезд, среди них и наше Солнце. Кроме звезд Галактика содержит много пыли, газа; она пронизана магнитными полями, заполнена космическими лучами. По форме она представляет собой достаточно правильный диск с шарообразным утолщением (балдж) в центре (это напоминает линзу или чечевицу).
Диаметр Галактики около 100 000 световых лет (примерно 30 кпк), толщина ее в 10—15 раз меньше, а масса Галактики 2*1011 масс Солнца. Около 1% этой массы составляет межзвездный водород, преимущественно нейтральный. Возраст Галактики около 15 млрд. лет.
Звездный состав Галактики очень разнообразный. Звезды различаются по физическим, химическим характеристикам, особенностям орбит, возрасту и др. Есть старые звезды и молодые (около 100 тыс. лет), некоторые звезды рождаются в настоящее время. Подавляющее большинство звезд имеет «средний» возраст — несколько миллиардов лет. К ним относится и наше Солнце - рядовая звезда нашей Галактики, — которое расположено ближе к ее краю, примерно в 25 000 световых лет от ядра Галактики.
Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоростью около 220 км/с. Центр нашей Галактики лежит в направлении на созвездие Стрельца (хотя расположен гораздо дальше). Солнце совершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн. лет. Этот период может быть назван галактическим годом (история человечества по сравнению с этим периодом — только краткий миг). Вся наша Галактика вращается вокруг центра Местной системы галактик (примерно на 2/3 пути между нашей Галактикой и туманностью Андромеды, на расстоянии 0,46 Мпк от Галактики).
Данные внеоптической астрономии позволяют сделать, что ядром Галактики является черная дыра.
К счастью черная дыра невелика по сравнению с ядрами других галактик и не активна в той мере, в какой бывают активны ядра галактик, грандиозные взрывы которых с энергией примерно 1060 эрг заявляют о себе буквально на всю Вселенную.
Метагалактики. Совокупность галактик всех типов, квазаров, межгалактической среды образует Метагалактику - доступную наблюдениям часть Вселенной.
Одно из важнейших свойств Метагалактики — ее постоянное расширение, о чем свидетельствует «разлет» скоплений галактик. Доказательством того, что скопления галактик удаляются друг от друга, являются «красное смещение» в спектрах галактик и открытие реликтового излучения (фоновое внегалактическое излучение, соответствующее температуре около 2,7 К).
Из явления расширения Метагалактики вытекает следствие, что в прошлом расстояния между галактиками были меньше. А если учесть, что и сами галактики в прошлом были протяженными и разреженными газовыми облаками, то очевидно, что миллиарды лет назад границы этих облаков смыкались и образовывали единое однородное газовое облако, испытывавшее постоянное расширение.
Другое важное свойство Метагалактики — равномерное распределение в ней вещества (основная масса которого сосредоточена в звездах). В современном состоянии Метагалактика — однородна в масштабе порядка 200 Мпк. Маловероятно, что она была такой в прошлом. В самом начале расширения Метагалактики неоднородность материи вполне могла существовать. Поиски следов неоднородности прошлых состояний Метагалактики - одна из важнейших проблем внегалактической астрономии.
Однородность Метагалактики (и Вселенной) состоит в том, что структурные элементы далеких звезд и галактик, физические законы, которым они подчиняются, и физические константы, с большой степенью точности одинаковы повсюду.
Представление об однородности Метагалактики доказывает, что Земля не занимает во Вселенной привилегированного положения.
Всё чаще высказывается мысль о множественности «метагалактик», множественности вселенных, каждая из которых имеет свой собственный набор фундаментальных физических свойств материи, пространства и времени, свой тип нестационарности, организации и др. Эти гипотезы не противоречат современным математическим и физико-теоретическим представлениям.
Одна из теоретических посылок для такого вывода связана с тем, что уравнения ОТО и квантовой физики не дают ответа на вопрос о начальных условиях эволюции нашей Вселенной. Здесь возможны два варианта:
первичное сингулярное состояние вещества из множества потенциальных физических возможностей реализовалось в одну реальную - нашу Метагалактику;
во Вселенной осуществляется все многообразие физических условий, явлений и движений, допускаемых основными физическими теориями.
Если допустить вторую возможность, то реально существует множество вселенных (метагалактик), образовавшихся в результате «Большого взрыва», связанных между собой некими материальными «каналами», о которых мы пока можем только догадываться (представления о топосах и др.). Для познания каналов понадобится завершенная теория супергравитации, а может даже и некоторая «новая физика».